La
biella è uno dei componenti più sollecitati dell'intero motore. La sua
funzione è quella di collegare il pistone (al quale è vincolata per
mezzo dello spinotto) al perno di manovella dell'albero a gomiti. In una
biella si possono 
distinguere
la testa (è la parte che lavora sul perno di manovella). il fusto e il
piede (è l'estremità nella quale si inserisce lo spinotto). Di norma le
bielle sono in acciaio e vengono ottenute per stampaggio a caldo
(fucinatura). Solo in qualche motore da competizione (o in qualche
prototipo) si utilizzano bielle ricavate dal pieno ossia ottenute, per
lavorazione alle macchine utensili, da una barra dì acciaio. Una
importante eccezione è costituita dai recenti bicilindrici BMW a quattro
valvole che utilizzano bielle ottenute per sinterizzazione. In certi
motori da corsa (come ad esempio i Ducati ed altri che prendono parte al
mondiale Superbike) le bielle sono in titanio. materiale più leggero
dell'acciaio e che possiede egualmente elevate caratteristiche
meccaniche ma che ha un costo altissimo. Nei motori motociclistici lo
spinotto è di tipo "flottante" ossia risulta libero di ruotare sia nel
pistone che nel piede della biella (le eccezioni si contano sulle dita
di una mano). Lo spinotto può lavorare direttamente sull'acciaio (è
questa la soluzione preferita dai costruttori giapponesi), ma in molti
casi si preferisce impiegare una bussola in bronzo che viene inserita a
pressione (ossia con interferenza) nel piede della biella. In qualche
motore si fa ricorso alla ramatura galvanica del piede della biella. Nei
motori a due tempi di norma il piede della biella è munito di una gabbia
a rullini sulla quale lavora lo spinotto; nei 4T questa soluzione non
viene invece impiegata (anche in passato ha trovato ben poche
applicazioni). Le bielle possono avere la testa in un sol pezzo, che
lavora su rullini (è la soluzione impiegata su tutti i due tempi e nella
maggior parte dei monocilindrici a 4T), oppure di tipo scomponibile. In
questo secondo caso la parte amovibile (fissata per mezzo di due viti
mordenti oppure passanti e munite di dado) viene detta cappello e la
testa della biella lavora su due semicuscinetti a guscio sottile
(bronzine). Il preciso posizionamento del cappello è di estrema
importanza e può essere ottenuto in più modi. Molto spesso si ricorre
alle stesse viti di fissaggio che sono all'uopo munite di un gambo
calibrato. In altri casi si utilizzano bussole o spine di centraggio.
Talvolta si impiegano dentature triangolari ricavate di lavorazione
meccanica sulle superfici di unione biella-cappello. Molto evoluta è la
soluzione utilizzata nei recenti bicilindrici boxer BMW a quattro
valvole che prevede il ricorso a superfici di frattura coniugate. Le
bielle con testa scomponibile sono le uniche che si possono impiegare
sugli alberi a gomiti monolitici. Le bielle con la testa in un sol
pezzo, lavorante su rullini sono impiegate negli alberi compositi.
Questi componenti altamente sollecitati, nei moderni motori
motociclistici sono sempre in acciaio fucinato. Dato che la parete
interna alla testa di biella deve fungere da pista di rotolamento per i
rullini e deve quindi essere dotata di una elevata durezza, si impiegano
acciai da cementazione. Dopo la fucinatura e le successive lavorazioni
meccaniche la parte interna e le superfici laterali della testa della
biella vengono cementate e temprate (in genere la durezza è dell'ordine
di 62 HRc, con una profondità dì cementazione di 0.8-1.0 mm). E
importante che le altre parti della biella (superficie esterna della
testa. fusto...) non vengano cementate dato che in tal caso esse
diverrebbero eccessivamente fragili in relazione alle sollecitazioni che
devono sopportare. Dopo il trattamento termico la superficie interna
della testa (ovvero la pista di lavoro dei rullini) viene sottoposta a
rettifica ultraprecisa e/o a lappatura al fine di portarla al diametro
prescritto e di impartirle la corretta finitura. Allorché si effettuano
le lavorazioni è di importanza fondamentale curare il perfetto
parallelismo e la perfetta complanarità degli assi dei due occhi (quello
della testa e quello del piede). ovvero la "quadratura" della biella.
Durante il funzionamento del motore le forze che agiscono sulla testa di
biella tendono causare una ovalizzazione della pista esterna di
rotolamento dei rullini. E quindi della massima importanza che la testa
di biella sia dotata di una elevata rigidità, in modo tale di consentire
alla pista di rimanere perfettamente cilindrica anche in presenza di
elevate sollecitazioni. Oltre all'impiego di materiali aventi adeguate
caratteristiche meccaniche è essenziale, a questo proposito, un adeguato
dimensionamento. Secondo la casa tedesca INA, lo spessore radiale della
parete della testa di biella, con un asse di accoppiamento di 18-22 mm.
non deve essere inferiore a 6 mm. Nei motori a quattro tempi di elevate
prestazioni. molto sovente la testa della biella è dotata di una o due
nervature al fine di ottenere una elevata rigidità unitamente a un peso
contenuto. Quando lo spinotto lavora su rullini, le pareti interne del
piede di biella (che fungono da pista di rotolamento) devono venire
cementate; in questo caso generalmente è sufficiente una profondità di
cementazione dì 0,4-0,6 mm. Come già detto, perché la biella non
manifesti durante il funzionamento del motore alcuna tendenza
all'avvitamento (ovvero a spostarsi lateralmente), è necessario che
l'asse d'accoppiamento sia perfettamente cilindrico, che vi sia un
perfetto parallelismo tra gli assi dei due occhi della biella, che le
sedi per i rullini nella gabbia siano parallele all'asse della gabbia
stessa e che la pista di rotolamento esterna sia parallela a quella
interna. E chiaro però che, per quanto accurate possano essere le
lavorazioni, piccolissimi errori geometrici sono praticamente
inevitabili e che (i loro effetti possono sommarsi) il verificarsi di
una certa spinta laterale della biella risulta pressoché inevitabile. È
quindi necessario guidare assialmente la biella; per moltissimi anni i
compiti di guida sono stati affidati agli spallamenti posti ai due lati
dell'asse di accoppiamento (ovvero alle superfici dei volantini rivolte
verso l'interno, in corrispondenza del perno di biella). È questa la
soluzione "classica" (biella guidata "in basso") che anche oggi viene
adottata molto diffusamente nei motori a due tempi e quasi
universalmente in quelli a quattro tempi. Quando si adotta questa
soluzione, il gioco assiale della testa di biella è in genere superiore
a 0,2 mm; le superfici laterali della testa di biella (e quindi gli
spallamenti dell'albero) devono essere adeguatamente lubrificate, cosa
non sempre facile da ottenere, nei motori a due tempi. Spesso si
impiegano delle rondelle (una per ciascun lato della testa di biella) in
acciaio ramato o in bronzo per ridurre gli effetti dello strisciamento.
Nonostante questo nei 2T molto veloci si possono egualmente avere
problemi di lubrificazione dovuti principalmente alla alta velocità di
strisciamento tra rondelle e spallamenti, in presenza di ridottissime
quantità di olio. E per questo motivo che in svariati casi si preferisce
guidare la biella "in alto" (in tal caso è il piede di biella ad essere
vincolato assialmente tra le portate deI pistone). Adottando questo
altro tipo di guida si ha un attrito minore, con condizioni di lavoro
migliori. Il piede di biella ruota solo per un limitato arco di cerchio
e con una velocità non molto elevata, mentre il cuscinetto della testa
di biella gode di una lubrificazione migliore dato che il gioco assiale
è maggiore e che non si verificano spinte laterali in basso. Quando la
biella è guidata superiormente vengono talvolta impiegate due rondelle,
di norma in acciaio cementato, ai due lati del piede di biella. Nei due
tempi è opportuno prendere in considerazione unitamente la
lubrificazione ed il raffreddamento del cuscinetto di biella dato che
entrambi fondamentalmente dipendono dalla quantità di miscela
aria/benzina/olio che raggiunge il cuscinetto stesso ad ogni ciclo di
funzionamento del motore. Secondo la Torrington la quantità di olio che
serve a lubrificare il cuscinetto risulta addirittura inferiore a quella
necessaria per raffreddarlo. Inoltre i cedimenti ed i grippaggi in cui
possono incappare tali cuscinetti dipendono più da surriscaldamento che
da scarsa lubrificazione. Per consentire un adeguato passaggio di olio
nel cuscinetto, di norma nella testa della biella vengono praticate due
aperture (ottenute mediante fresatura), ciascuna delle quali ha in
genere una lunghezza superiore a 5 mm (e una larghezza pari a 0,2 volte
quella della testa di biella). Inoltre, quando la biella è guidata in
basso, si praticano alcune tacche sulle superfici laterali della testa
della biella stessa; tipica è la soluzione che prevede due tacche
profonde al massimo 1,5 mm e larghe 0,5-0,8 volte il diametro del perno
(prescrizioni INA).
